高效分离乙烯乙炔的新型材料问世

浙江大学化学工程与生物工程学院邢华斌实验室与爱尔兰利莫瑞克大学、美国德克萨斯大学圣安东尼奥分校的合作者制备出离子杂化多孔材料，用于分离乙炔和乙烯，在达到高分离选择性同时获得很高的吸附容量。相关研究论文20日由《自然》杂志在线发表。
　　气体分离过程中普遍存在选择性和容量难以兼具的现象，选择性和容量就像坐“跷跷板”，一边高了另一边就低了，很难达到平衡。邢华斌实验室最新的进展打破了“跷跷板”这一限制。
　　乙烯生产的技术水平、产量和规模标志着一个国家石油化学工业的发展水平，乙炔则被誉为“有机化工之母”。两者都从石油、页岩气或者煤炭裂解而来，需要分离才能提纯。工业生产线上百万吨级的乙烯装置约要消耗85万吨标准煤。
　　“我们使用的材料不但‘专一’，而且‘胃口’很大。”邢华斌与合作者首次提出了用离子杂化多孔材料吸附分离乙炔和乙烯的方法。“当乙烯和乙炔混合物通过这种材料，乙烯可以顺利通过，而乙炔就被吸附到材料的孔壁上。令人惊讶的是，我们第一次发现每四个乙炔分子可以手拉手，形成团簇，这样材料的‘胃口’就更大了，可以‘吞下’很多乙炔分子。”邢华斌说，这一方法的吸附容量是目前已知最佳材料的5.7倍。
　　文章第一作者崔希利博士向记者展示了实验室中分离过程：将离子杂化多孔材料装填入吸附柱中，混合气体以一定流速通入吸附柱，乙炔被完全吸附，得到高纯度乙烯。整个过程简单、高效、节能。邢华斌介绍，相关方法还可用于二氧化硫、硫化氢吸附等。